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1 Cours Info - 8 Fonctions & Modularité D.Malka MPSI D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

2 Sommaire Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

3 Intérêt des fonctions Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

4 Intérêt des fonctions Intérêt Intérêt des fonctions Calcul de factorielle n On veut calculer factorielle 10! dans un programme : 1 n=10;fact=1;c=1 2 while c<=n: 3 fact=fact*c 4 c+=1 5 6 n=100;fact=1;c=1 D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

5 Intérêt des fonctions Intérêt Intérêt des fonctions Calcul de factorielle n Dans le même programme, on veut aussi calculer 100! : 1 n=10;fact=1;c=1 2 while c<=n: 3 fact=fact*c 4 c+=1 5 6 n=100;fact=1;c=1 7 while c<=n: 8 fact=fact*c 9 c+=1 D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

6 Intérêt des fonctions Intérêt Intérêt des fonctions Calcul de factorielle n Dans l exemple précédent : On a copié-collé du code Lourd Inélégant Source de propagation d erreurs Idée : factoriser du code! Notion de fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

7 Déclaration d une fonction Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

8 Déclaration d une fonction En Python Déclaration d une fonction En Python En Python : 1 def factorielle(n):#declaration 2 fact=1 3 c=1 4 while c<=n: 5 fact=fact*c 6 c+=1 7 return fact 8 9 fact_100=factorielle(100)#appel 1 def factorielle(n):#declaration 2 fact=1 3 c=1 4 while c<=n: 5 fact=fact*c 6 c+=1 7 return fact D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

9 Déclaration d une fonction En Python Déclaration d une fonction En Python En Python : déclaration : mot clef def indentation signifiante corps de la fonction n : argument formel return : instruction de retour de la valeur de la fonction fact : valeur renvoyée par la fonction = valeur de la fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

10 Déclaration d une fonction En Python Déclaration d une fonction Généralisation En pseudo-code : Fonction nom_fonction(arguments_formels) : type de la valeur de retour corps de la fonction retourner valeur de retour Algorithm 1: Déclaration générique d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

11 Déclaration d une fonction Qu est-ce qu une fonction? Déclaration d une fonction Qu est-ce qu une fonction? Qu est-ce qu une fonction? Une fonction est une suite d instructions qui dépend de paramètres (= arguments de la fonction). D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

12 Déclaration d une fonction Arguments formels Déclaration d une fonction Arguments formels Arguments formels Les arguments formels d une fonction n ont pas de valeur à la déclaration. Ils ne prendront une valeur que lors de l appel de la fonction. Il existe des fonctions ne prenant pas d arguments. En pseudo-code : fonction politesse() : chaine de caractères retourner «Salut les amis! ça va?» Algorithm 2: Fonction politesse D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

13 Déclaration d une fonction Le retour de valeur : l instruction return Déclaration d une fonction Instruction return Instruction Renvoyer, soit return en Python : Valeur de retour : instruction return La valeur de l expression suivant return est la valeur de la fonction Le programme s arrête après exécution du 1 er return rencontré Ne pas confondre return et print print affiche un texte à l écran mais n a pas de valeur, return décide de la valeur de la fonction mais n affiche rien sur l écran. L instruction return est facultative. En son absence la valeur de la fonction est None D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

14 Déclaration d une fonction Déclaration en algorithmique Déclaration d une fonction Déclaration en algorithmique En pseudo-code : /*Déclaration de la fonction*/ Fonction factorielle(n : entier) : entier fact=1 c=1 tant que c<=n faire fact=fact*c c=c+1 retourner fact Algorithm 3: Fonction factorielle D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

15 Déclaration d une fonction Intérêt des fonctions Déclaration d une fonction Intérêt des fonctions Pourquoi déclarer des fonctions? factorisation, réutilisabilité du code lisibilité & maintenance du code boite noire : pas besoin de connaître l implémentation pour l utilisateur modularité du code structuration du programme facilité de conception D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

16 Appel d une fonction Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

17 Appel d une fonction Algorithmique Appel d une fonction Algorithmique En pseudo-code : /*Déclaration de la fonction*/ Fonction factorielle(n : entier) : entier fact=1 c=1 tant que c<=n faire fact=fact*c c=c+1 retourner fact /*Appel de la fonction*/ factorielle(10) a=15 x=factorielle(a) Algorithm 4: Fonction factorielle D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

18 Appel d une fonction En Python Appel d une fonction En Python Appel d une fonction en Python : 1 def factorielle(n):#declaration 2 fact=1 3 c=1 4 while c<=n: 5 fact=fact*c 6 c+=1 7 return fact 8 9 fact_100=factorielle(100)#appel D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

19 Appel d une fonction Arguments effectifs Appel d une fonction Arguments effectifs Arguments effectifs Les arguments passés lors de l appel de la fonction sont appelés arguments effectifs ou arguments fonctionnels. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

20 Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire lors de l appel d une fonction? Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire? Que se passe-t-il en mémoire au cours de l appel d une fonction? Passage d arguments par valeur Au moment de l appel de la fonction : des variables correspondant aux arguments formels sont créés en mémoire, les valeurs des arguments effectifs sont copiés dans les arguments formels, à la fin de l appel de la fonction, les arguments formels sont détruits. à la fin de l appel de la fonction, les arguments fonctionnels n ont pas été modifiés. On appelle ce mode de passage : passage d argument par valeur. Seul la valeur de l argument est transmise à la fonction, pas l argument lui-même D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

21 Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire? Cas d un liste Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire lors de l appel d une fonction? Cas d une liste : valeur passé en argument = adresse de la liste. L argument formel pointe vers la même liste que l argument fonctionnel. A la fin de l appel, la liste passée en argument a pu être modifiée. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

22 Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire? Cas d un liste Appel d une fonction Que se passe-t-il en mémoire lors de l appel d une fonction? Exemple Tester le code suivant : 1 l=[1,2,3,4,5] 2 3 def nullify_list(l): 4 n=len(l) 5 for i in range(n): 6 l[i]=0 7 return None 8 9 nullify_list(l) 10 print(l) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

23 Variables locales et globales Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

24 Variables locales et globales Variable locale Variables locales et globales Variable locale Dans la fonction factorielle définie ainsi : 1 def factorielle(n):#declaration 2 fact=1 3 c=1 4 while c<=n: 5 fact=fact*c 6 c+=1 7 return fact on déclare et initialise deux variables fact et c : ce sont deux variables locales. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

25 Variables locales et globales Portée d une variable locale Variables locales et globales Portée d une variable locale Variable locale Une variable déclarée dans le corps d une fonction est une variable locale à cette fonction. Portée d une variable locale Une variable locale ne peut-être lue et modifiée que dans le corps de la fonction dans laquelle elle a été déclarée. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

26 Variables locales et globales Que se passe-t-il en mémoire? Variables locales et globales Gestion mémoire des variables locales Gestion mémoire des variables locales Tout comme les arguments formels, les variables locales sont créées au moment de l appel de la fonction, utilisées/modifiées pendant l exécution de la fonction et détruite à la fin de l appel. Exemple Tester sur Python Tutor l exécution de factorielle(5) avec la fonction factorielle précédemment définie. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

27 Variables locales et globales Variable globale Variables locales et globales Variable globale Dans le programme suivant : 1 N= def ma_fonction(a): 4 return N+a 5 6 resultat=ma_fonction(10) 7 8 print(resultat) N a été déclarée à l extérieur de toute fonction, directement dans le programme principal : c est une variable globale. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

28 Variables locales et globales Portée d une variable globale Variables locales et globales Portée d une variable globale Portée d une variable globale Une variable globale peut-être lue et modifiée depuis n importe quel endroit du programme. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

29 Variables locales et globales Variable locale vs variable globale Variables locales et globales Variable locale vs variable globale Que se passe-t-il si une variable locale et une variable globale ont même nom? 1 N= def ma_fonction(a): 4 N=10 5 return N+a 6 7 resultat=ma_fonction(10) 8 9 print(resultat) 10 print(n) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

30 Variables locales et globales Variable locale vs variable globale Variables locales et globales Variable locale vs variable globale Variable locale vs variable globale Dans une fonction, si deux variables ont même nom, c est la variable locale qui est prioritaire. De la bonne utilisation des variables globales Les variables globales doivent être très peu utilisées car modifiables n importe où dans le programme. On les utilisera uniquement pour définir des paramètres constants dans tout le programme. Dans toute autre situation, on préfère utiliser un passage d argument par valeur. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

31 Variables locales et globales Application 1 Application 1 Ecrire une fonction qui prend en arguments deux entiers n et m et qui : renvoie -1 si n < m renvoie 0 si n = m renvoie 1 si n > m Fonction comparaison /*Appel de la fonction*/ fonction comparaison(n : entier, m :entier) : entier si n<m alors retourner -1 si n==m alors retourner 0 si n>m alors retourner 1 Algorithm 5: Fonction comparaison D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

32 Variables locales et globales Application 2 Application 2 Ecrire une fonction renvoyant la norme d un vecteur du plan de coordonnées (x, y). 1 import math 2 3 def norme_vect(x,y): 4 return math.sqrt(x**2+y**2) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

33 Fonction passée en argument Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

34 Fonction passée en argument Fonction passée en argument En Python, une fonction est une valeur comme une autre, on peur la passer en argument. Voici un exemple : 1 def somme_fonction(f,n): 2 somme=0 3 for i in range(n+1): 4 somme=somme+f(i) 5 return somme 6 7 def carre(x): 8 return x** somme_carre=somme_fonction(carre,3) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

35 Fonction passée en argument Fonction passée en argument Autre exemple avec une fonction anonyme de syntaxe : lambda x:x**2+x+1 très pratique pour les fonctions se réduisant à une expression. 1 def somme_fonction(f,n): 2 somme=0 3 for i in range(n+1): 4 somme=somme+f(i) 5 return somme 6 7 somme_carre=somme_fonction(lambda x:x**2+x+1,3) 8 9 print(somme_carre) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

36 Fonctions prédéfinies Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

37 Fonctions prédéfinies Fonctions prédéfinies Il existe de nombreuses fonctions pré-écrites contenues dans des modules et bibliothèque natifs de Python ou bien à ajouter : math, random, numpy, scipy... Exemple 1 import math 2 import numpy 3 4 print(numpy.cos(3)) 5 6 print(math.exp(3)) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

38 Documentation d une fonction Sommaire 1 Intérêt des fonctions 2 Déclaration d une fonction 3 Appel d une fonction 4 Variables locales et globales 5 Fonction passée en argument 6 Fonctions prédéfinies 7 Documentation d une fonction D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

39 Documentation d une fonction Documenter une fonction en Python Documentation d une fonction Documenter une fonction en Python Lorsqu on écrit une fonction, il convient de la documenter pour expliquer comment l utiliser et éventuellement comment elle a été implémentée. C est la doc string de la fonction à placer en tête : entre le symbole """...""". Exemple 1 def retourne_liste(liste): 2 """ 3 appel : retourne_liste(liste) 4 inverse l ordre des elements de la liste en argument 5 liste : liste d elements quelconques 6 Valeur de retour : None 7 """ 8 for i in range(len(liste)/2): 9 (liste[i],liste[-i-1])=(liste[-i-1],liste[i]) D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

40 Documentation d une fonction Accès à la documentation Documentation d une fonction Documenter une fonction en Python L accès à la documentation d une fonction se fait via l appel de la fonction help(fonction). Exemple 1 help(retourne_liste) Donne : Help on function retourne_liste in module main : retourne_liste(liste) appel : retourne_liste(liste) inverse le classement des elements de la liste en argument liste : liste d elements quelconques valeur de retour : None Les fonctions prédéfinies sont souvent bien documentées. D.Malka Cours Info - 8 MPSI / 40

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